Το 1937, ολοκληρώθηκε ή κατασκευή του δεύτερου πρωτοτύπου “αντικαταστάτη” (ή S3-2 εξοπλισμένο με κινητήρα M-62. Με την ολοκλήρωση των δοκιμών το πρωτότυπο στάλθηκε στο εργοστάσιο για να αντικαταστήσουν τον κινητήρα διότι έχει εξαντλήσει το όριο ζωής του (ωφέλιμη ζωή κινητήρα) σύμφωνα με των κατασκευαστή. Το αεροσκάφος απογειώθηκε στις 3 Αυγούστου 1938, λόγω αστοχίας του κινητήρα, συνετρίβη μαζί με το πλήρωμά. Η εξέλιξη του εγκαταλείφθηκε και επικεντρώθηκε στην έκδοση S3-3.
Τεχνικά χαρακτηριστικά
| ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΗΣ | OKB Sukhoi |
| ΧΩΡΑ | Ρωσία |
| ΤΥΠΟΣ | Ελαφρύ βομβαρδιστικό |
| ΠΛΗΡΩΜΑ | 2, άτομα |
| ΠΡΟΩΘΗΤΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ | Ένας εμβολοφόρος κινητήρας M-62 |
| Μέγιστη ισχύς, h.p. | 1x800 |
| ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ | |
| Μήκος, m | 9,92 |
| Ύψος αεροσκάφους, m | 3,90 |
| Εκπέτασμα πτέρυγας, m | 14,30 |
| Επιφάνεια πτέρυγας, m2 | 29,00 |
| ΒΑΡΗ | |
| Μέγιστο βάρος απογείωσης, kg | - |
| Κανονικό βάρος απογείωσης, kg | 3.670 |
| Βάρος κενό, kg | 2.604 |
| Εσωτερικά μεταφερόμενα καύσιμα, kg | - |
| Βάρος οπλικού φορτίου, kg | μέχρι 200 |
| ΕΠΙΔΟΣΕΙΣ | |
| Μέγιστη ταχύτητα, km/h | 390 |
| Μέγιστη ταχύτητα σε χαμηλό ύψος, km/h | 360 |
| Ταχύτητα ταξιδιού, km/h | 319 |
| Μέγιστη εμβέλεια, km | 1.050 |
| Ακτίνα δράσης, km | - |
| Επιχειρησιακή οροφή, m | 7.440 |
| Βαθμός ανόδου, m/min | 301 |
| Όρια φόρτισης, g | - |
| ΟΠΛΙΣΜΟΣ | Έξι πολυβόλα ShKAS των 7,62 mm, μέχρι 200 kg βόμβες. |